2015高交会胜利闭幕西安荣森电子有限责任公司的《微波雷达水分传感器及其仪器仪表应用》斩获优秀产品奖
2015年11月21日，为期6天，以“创新创业 跨界融合”为主题的第十七届高交会完美闭幕。经专家评审、高交会组委会研究决定，西安荣森电子有限责任公司旗下的《微波雷达水分传感器及其仪器仪表应用》系列产品以其极具创新的”ppm级测量水平“获得优秀产品奖。本次1万多款产品和项目中共计颁发336个优秀产品奖。
图1:展示ppm级在线水分仪应用产品
图2:《微波雷达水分传感器及其仪器仪表应用》获奖证书

公司对采购我产品的单位承诺如下；
1）探头保证–1年；
2）最新科技；
3）**的精度；
4）**的可靠性；
5）最快的数据检测；
6）**的性价比；
7）**的工艺技术；
8）有专职的现场服务人员；
9）24小时响应；
10）免费提供专业的应用分析；
11）提供预标定服务（提供介质）；
12）提供客户培训；
13）其他按保养合约执行。
合同签订后，费用结清后，由乙方发货至甲方，甲乙方各承担发货方的费用，产品在运输过程中发生的所有损失也由发货方承担。
产品包修范围
1、所购产品在规定的保修期内属于质量缺陷，用户及时进行验收反馈回执的，可由原生产单位免费修理。
2、所购产品7天包换，一年包修，终身维修；
3、凡属下列情况者，不在责任范围；
1）使用期超过包修期、未及时时进行验收反馈回执的；
2）在安装、使用、运输、保管过程中不按通用电子产品上电规范操作而损坏的；
3）包修卡上的内容和送修产品型号编号不符或涂改的；
4）自行拆动产品电路板，机械零部件的；
5）不按操作说明执行操作的。
0序言
 选用微波雷达反射法检测不规则车载运输介质的水分含量。
0.1微波非接触测量技术微波非接触测量技术属于低功率微波能的应用范畴，其基本原理是以微波作为信息传递的媒介，根据被测物料对微波有辐射、反射、透射、散射、干涉、衍射、谐振和多卜勒效应等物理特性，利用对非电量有敏感响应的微波传感器将待测物件的非电量转换成微波电参量的变化进行测量。
微波**的优点就是可以通过空间辐射的方式穿过介质的内部，测量过程中传感器可以不与被测物质接触，非常适合于工业生产的在线检测。对于不规则的车载运输介质水分的监测，选用微波非接触测量技术显然是必要的。
微波非接触测量的精度高，可靠性好，抗干扰能力强，容易实现，被测物质无损耗、实时、在线快速测量，又无辐射危险，操作和使用非常安全，因此微波非接触测量技术有着极其广阔的应用前景。
我们公司生产的微波水分测量仪有两大系列：接触式和非接触式，而微波非接触水分测量仪基本上又分两种：穿透式和反射式。
穿透式，即发射探头位于介质的下方，接收探头位于介质的正上方，或者一个在前方一个在后方；一个在左侧一个在右侧。但是必须保持接受和发射两探头位置正对，介质与探头的距离约400mm。透射式则需要至少一个发射探头，一个接收探头和一个质量补偿探头。
穿透式在本项目中，显然是不适合的，原因有三点如图1所示，探头安装在被测物的正上方，那么在被测物的正下方就要安装一个反射探头天线，可是又不能在被检测的每个车辆下方都安装探头，不能适合车载物质检测的；②如果将两探头安装在车载物质的侧面，车辆的大小高低各不相同，不能全方位都测量到。③车辆的两边都有车帮，而且有的是金属做的，如果将探头安装在两侧，金属车帮会影响测量的准确性，也不能全面的检测。
图1：穿透式在在线水分仪实施弊端
反射式，发射与接收均位于物料的同侧或收发天线一体。根据本项目的实际情况来看，被测物质形状是不规则的，为了全方位的检测而且检测数据要达到准确客观，我公司建议选择微波非接触式中的反射式水分测量仪比较合适。
 如图2所示，在被检测的车辆侧面安装一个支架或者做一个洞门那样的框架，将探头天线安装在上面，必须在被检测的车辆车斗的正上方，这样被检测的车辆经过此时才能测量出准确的数据，而且不因车辆大小高底和车帮金属的影响。
 选择荣森在线水分仪中的反射式测量仪，同时加配一个超声波的高度（质量）补偿探头和温度补偿探头同时工作，测试结果更加准确，减少了因为高度（质量），和季节温度变化带来的误差。
图2：反射式微波水分仪实施检测方案
0.2微波测水的基本原理利用微波判定一般材料介质水分含量的依据是：在微波频段，水的介电常数远远大于一般材料。
在高频电场中，电介质存在弛豫损耗，其介电常数可用复数形式表示为：                （1）
式中（图3中实线）代表介质的储能特性；(图3虚线)是弛豫损耗造成的，代表介质的耗能特性。和大小与电场频率有关。一方面，在微波频段（109～1011hz）内水的损耗因子出现峰值，在时≈40，而对于一般的介质材料，＜1。另一方面，水的介电常数的实部w也非常大，时，≈64，一般介质材料＜10。正是由于水的这种微波特性，使一般材料中的水分成为决定整个材料介电常数的主要部分。这样，一般材料水分的改变往往可以明显改变其介电特性。
我们通过测量一些与介电常数密切相关的物理量，如微波功率衰减、相位变化、谐振频率等，就能判断出材料的含水量。这就是微波水分的基本原理。
选取适当的频率和功率的微波，以空间辐射的方式照射车载被测介质的内部，获得反射波的功率衰减、相位变化等，即可检测车载运输介质水分的。
图3:250c水的复介电常数与频率的关系
0.3微波雷达测水分微波雷达测水方法是一种用于确定介质分布的广谱电磁波技术。利用一对或单雷达天线向介质发射载波调制电磁脉冲，同时由天线接收由介质反射的回波，利用电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质(如复介电常数er)及几何形态的变化差异，根据接收到的回波相位、幅度和波形等信息，来探测介质的物理参数并拟和出含水成份大小，是本项目确定的检测方法。
荣森电子公司所拥有的雷达(radar)测水技术是近年来应用于浅层地质构造、岩性检测的一项新技术，其特点是快速、无损、连续检测，并以dsp实时处理介质的物理特性，用icvs软件标检，获得水分值，使探测结果一目了然，分析、判读直观方便，而且探测精度高、样点密、工作效率高而倍受一些行业的关注，其应用领域正在不断扩展。
荣森电子公司生产的微波雷达水分传感器:依据电磁波的传播理论、雷达测量原理及方法确定在不同介质中含水量的大小与其在传播中有关信号的相位和功率变化的对应关系,以此建立模型,并完成介质含水量大小的动态检测和计量。其检测原理见图4，算法见图5；
图4：微波水分仪检测原理
图5：微波水分仪算法
1产品基本组成
 为了完成不规则车载运输介质的水分含量检测，本项目产品建议由五大部分，八个功能模块组成图，见图6
 第一部分：信号采集部分，主要包括：天线（收发信号）和同轴电缆组件，主要完成信息的获得，即激励信号的车载介质并获取发射波的物理参数，通过同轴电缆组件传送给信号处理部分。
第二部分：信号处理部分
信号处理部分，该项目的核心部件，主要包括：矢量检测模块，温度、厚度补偿模块，信号处理器（dsp），电源，嵌入标、检软件。
第三部分：远程标、检，监测软件（pc机软件），该部分为补充选项，对需要自动控制和远程标、检，监测的用户，只要配备电脑即可使用；
第四部分：在线监测支架
在线监测支架主要用于固定探头和仪表，该部分因用于不规则车载运输介质水分的监测而需要。
建议：如有过磅检测站，在过磅站的地磅面的正上方4.5-8米的高度（车载限高范围），安装反射探头，要求探头能完全照射标准大卡车的车厢底面（车厢底面是全金属或事先铺设金属板，用于微波截止面，确保衰减的信号全是被测介质所引起的，提高测量准确度），在适合观察的地方安装水分显示表，此部分需要用户配套，我们负责安装调试。
第五部分，pc机，ups电源等。
该部分为满足自动控制和远程标、检，监测的用户需要，用户只要配备电脑和ups电源即可使用。
其中前三部分，由我公司产品提供，后两部分由用户配套提供。
图6反射式微波水分仪组成框图
2基本模块原理与功能
2.1矢量检测模块   rs500-14083c型微波矢量模块是采用锁相（pll）和自动电平控制（alc）技术来构成微波频段的信号发射器部分，而且接收部分是采用了超外差模式。整个系统由收发两部分模块组成，其核心部件是将关键部分的电路部件（收发鉴相、鉴幅器）作为一个可替换的模块形式嵌入在整个收发模块中，而矢量参数的相位和幅度测量精度也由这些部件所决定，见图8所示。
该模块主要提供2-4ghz的扫描频率和20-30db的功率调整范围的微波激励信号，同时完成反射信号幅度和相位变化的检测。
图7：功能模块图
 2.2天线（收/发）该模块采用反射原理，将天线安置在被测介质的正上方，和计划设置好的反射面正对，激励信号照射车载介质，介质反射信号通过天线接收后经过内部的信号分离，完成信号的发射和接收，分别与矢量模块连接，构成信号的采集装置（dut），见图8、9、10
图8反射式微波水分仪信号分离器（仅限形状参考）
图9反射式微波水分仪组成框图
图10反射式微波水分仪组成框图
2.3信号处理采用高速、高精度的信号处理器（dsp），采集矢量模块的相位和幅度信息以及环境的温度和厚度参数，作为测量换算的依据，同时能完成对发射部分的频率及输出功率的调整和接收部分的前置预选器的设置。完成必要的二次仪表显示，键盘操作及远传等，见图11示。图11：分仪表（参考）
2.4电源完成系统模块，处理器及其他装置供电。
2.5嵌入标检软件实现仪表的标定、检定及修正，见图12、13示。
图12：检、软件版本（参考）
图13：检、软件主界面（参考）
2.6远程支持软件如需要在线或远程（pc机支持软件）；支持远程modenbus协议和4-20ma的远传，用户提供pc机，见图14示。
图14：线或远程支持
2.7同轴电缆组件主要完成收发天线和矢量检测模块之间的连接；
2.8支架在线监测时考虑支架固定天线和仪表等见图15用户提供）。
图15：射式微波水分仪组成框图
3基本成本
构成明细见下表一:
序号
名称
规格
型号
单价
数量
金额（元）

信号处理部分
210x180 x 44mm
rs500-14083c
1
‚
信号采集部分
143x103 x 309mm
lb-284-10c
1
③
标检软件
-----------
icvs 1.0
0.00
1
0.00
④
远程支持软件
-----------
pc_kdst1.0
0.00
1
0.00
⑤
在线固定支架
用户配套
1
用户配套
pc机
用户配套
1
用户配套
反射板
车载配套
车载配套
合计
1
表一:明细表
4、荣森水分仪技术优势
1.检测信号对被测物料的ph值和导电性不敏感。
2.测量的是总水（被测物料的表面和内部水分之和）测试结果更具代表性。
3.非接触测量：不会磨损探头，不会粘着物料，不会影响生产过程。
4.提供瞬时测量值（实时测试），可来用于过程控制直接扣除水分。
5.测量精度高，均匀物料精度1至0.1%。
6.免维护，运行成本低。
7.发射能量低，不会改变物料的性质，安全可靠。
8.不受环境粉尘，水蒸气因素影响，抗干扰能力强。
9.不受物料颜色变化及阳光照射的影响。
10.测量方式：微波发射穿透式。
11.高端配置：能量发射/接收探头,高度（质量）补偿探头,温度补偿探头，微电脑中央处理系统（远程标、检和监测）。
5荣森水分仪产品评价
 荣森水分探头的人机界面是用标准的工业电脑（xp或win7操作系统）来实现，或者工业单板机微电脑系统。一个友好的用户操作目录在软件包里，通过一个控制系统可以连接多达128台测量仪到一个处理器。
 对仪表来说，所有的测试结果是以大的字母显示在一个lcd监视器上。在几米处就可以用图形的形式显示，显示的表格提供非常有用的比较功能，用于“在线”观察生产过程的稳定性。也可用于在不用的时间段显示复合图，时间间隔可以从一小时到一个月。记录者或操作者可以通过远程调控来操作。
更可以通过4-20ma,rs232,rs485或者profi-bus在组网，有线或无线远传，甚至支持光纤传输。
6荣森微波水分仪典型应用
6.1应用行业1）木材行业；
2）食品行业；
3）造纸行业；
4）制药行业；
5）化工行业；
6）玻璃行业；
7）电力行业；
8）石油行业。
6.2测量介质1)矿产类
矿山和冶金,烧结混合料,焦炭,煤块，焦煤,泥煤，热煤,煤粉,锌矿,精矿,铜矿,镍矿,铝烧结矿,球团矿,土矿，矿物沙,膨润土, 有色金属, 氧化铝铜，银，铅，锌冶炼,钢铁等；
2)烟草,烟包，烟叶，烟丝，烟枝,烟梗等；
3)食品,乳酪,奶油,人工奶酪,膨化食品,天然奶酪,复烤,奶粉,铜肉制品；
4)粮食加工,小麦/玉米/高粱,谷制品,面粉,烤制品,面包/蛋糕/饼干,糖果,砂糖,饲料。
7荣森水分仪测量方法的应用
 安装方式是:发射探头安装倒l支架上，接收探头和发射探头合用，超声波质量探头与发射探头同同位置。
 荣森水分仪可以安装在不同的应用环境,例如管道中(没有金属),容器中，漏斗和输送带。
 在一般情况下，微波水分仪需要配置一个非接触的高度补偿探头在介质上方，用于补偿车载物料的高度变化。
因此水分仪可以应用在任何场合。若是测量稳定的物料，我们成功的经验是加配一个高度补偿探头，当物料的密度没有改变的情况下,距离补偿是最佳的方式。
当微波穿透被测物料，距离探头的精度很高，这样可以用最少的成本来给予**的测试结果。
 荣森微波水分仪系统组成：
①rs500-14083c信号处理部分；
②rs500-284-10c信号采集部分；
③rs500-sonic21（超声波质量补偿探头）；
④温度探头rs500-pt1000；
⑤pc_kdst1.0远程支持软件（微电脑中央处理系统）工业电脑（xp或win7）操作系统（多通道）（用户配套）或者用工业触摸屏电脑替换wpr（t）-500（嵌入icvs 1.0软件）。
8荣森微波水分仪技术参数
1）水分范围：10-80%（根据应用而定）；
2）测试精度： 1%至0.1%(根据应用而定）；
3）测试原理：非接触反射式测量；
4）收发天线：rs500-284-10c探头；
5）温度探头：rs500-pt1000；
6）高度（质量）补偿探头：rs500-sonic21（超声波质量补偿探头）；
7）数字输出（选项）：高水分报警和低水分报警功能；
8）数字信号输出：rs232或rs485连接电脑软件功能；
9）通用输出：1组0-20ma或4-20ma输出（可调节）；
10）免费升级诊断电缆中断报警功能；
11）微电脑中央处理单元：明亮的4行lcd显示器；
12）警报信号；锂电池缓冲；完整的看门狗功能；
13）数字输入：空载或停运，仪器暂停测量功能；
14）响应时间：微秒）；
15）**计算速率：8*216脉冲/秒；
16）**脉冲上升时间：250ns；
17）电源供应：110-230vac；
18）重量：约18kg；
19）防护等级：ip68；
20）环境温度：-20—55c（环境温度）；
21）可选防爆型；
22）ce、ip68、rohs认证。

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西安荣森电子有限责任公司
杨厚荣
13571862762
电子正街（省方佳苑）5层1幢1单元10502室